海参崴火车站是典型的欧洲古典风格建筑，由俄罗斯设计大师卡诺瓦洛夫设计，外观精美古朴，充满贵族气息。建筑主体为淡黄色，屋顶呈冰刀状，入口采用三联拱门形式，最上方还有象征着俄罗斯皇权的双头鹰图案。

内部棚画：天花板上的棚画是建筑中最有欣赏价值的部分，分为两组。一组展现莫斯科的景色，包含瓦西里升天大教堂、克里姆林宫等建筑，以及俄罗斯民族英雄米宁和波热斯基；另一组则是海参崴早期的城市景象，有火车站外观、等待火车进站的人们、修建西伯利亚大铁路的工人（其中包括大量华人劳工）、蒸汽机车、电气火车等，路牌上还标注着“从莫斯科到海参崴：9288公里”，中间人物为末代沙皇尼古拉二世和远东总督穆拉维约夫阿穆尔斯基，左侧为东正教大主教。